摘 要：近年来，机械制造业的客户模式随着经济社会的不断发展逐渐由集中模式向个体模式转变，机械制造业的商家保证自己获取利润的唯一途径就是满足客户要求的同时把成本适度降低。因此，传统的机械制造技术已经不能适应当代机械制造业日益增长的生产要求，深入调研市场发现，当前我国机械设计行业使用频率最高的机械设计方法是模块化设计，且随着使用的不断推广逐渐受到了越来越多人的喜爱。通过使用模块化的机械设计方式一方面可以大大降低机械制造商的生产成本，另一方面又可以使生产效率得到大幅度提升。本文主要探究了机械设计时使用模块化设计方式的主要特点，以期为模块化设计在机械设计中的实践提供科学理论指导。
关键词：机械设计；模块化；设计方法；研究
中图分类号：TB846 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）23-0076-02
从某个角度来看，目前我国的机械设计制造业正处于行业改革创新的攻坚阶段，当下的机械设计制造业的一部分产品甚至出现供需关系失衡的情况，形成的原因主要有两个方面。一方面是较单一的种类不符合实际市场的需要；另一方面是生产厂商的生产成本高居不下，降低了生产效率。在目前经济水平大繁荣的背景下，要想满足机械设计制造业的市场需求，机械设计厂商必须具备更加先进的设计方法。长期以来，模块化设计方法始终在机械的设计过程中处于举足轻重的地位。机械设计厂商如果能以设计方式为根本出发点，从实际出发，提高机械设计工作人员在设计方式上创新意识，并持续进行改善与优化，一定可以做到在降低生产成本的基础上保障产品的质量。
1 模块化设计方式和设计理念
模块化设计是目前机械设计中使用频率最高的机械设计方式。技术工作人员在机械设计的过程中对不同功能、不同规格和不同性质的产品分别一一规划，然后按照依照产品具备的特征分类放入不同的模块内设计的设计方式称为模块化设计方式。技术工作人员还会通过科学合理地组合，将各个模块组合成为一个完整的模型[1]。因为在一系列机械设计过程中，技术工作人员除了科学的规划每个模块以外，还必须注重各个模块组合后可以充分体现优点，所以，这一系列机械设计过程科学规范且完整无缺。模块化设计方式大致可分为如下四种：
（1）横向式模块设计法。该模块化设计方式是以不更改产品本身性能与结构为前提，使产品达到形态上的变种。该设计法的特点是设计简单，操作方便，具有较强的可推广性。（2）纵向式模块设计法。该模块设计方式则是以不更改产品本身的结构为前提，重新设计和规划性能及规格有差异的产品。（3）结合横向式和跨系式的综合设计法。该模块设计方式能够在更改模块设计的同时额外产出另外的机械设计产品。该模块设计的优势在于一方面可以大大降低机械设计生产商的机械设计成本，另一方面可以最大程度的优化机械设计产品的质量。（4）全系类的模块化设计法。
2 探究模块化设计的优势
在机械设计制造的过程中，模块化设计最大的优点在于，面对变化多端的情况只需做一些细微的变化。该设计方式可以使用最低生产成本、最高效地为客户提供需求。模块化设计在设计理念层面上来说，它是一种不能被其他设計替代的新型设计，它具有投入少、回报大的特点。
2.1 方便保养与维修
模块化设计的一大优势是方便保养和维修。当技术工作人员发现某个模块在机械设计制造的过程中出现受损的情况时，不需要更换整个设备，仅将受损的模块替换掉就可以使设备照常工作。这种可更换模块式的保养和维修方式一方面大幅度降低了维护成本的投入，另一方面又使维修时间大大降低，使生产效率得到了提升。
2.2 包装流程的优化
模块化设计的第二大优势是优化了机械设备的包装流程。传统的包装流程在适用性上有一定的局限性，由于传统的包装流程通常是根据各个产品的特点设计的，因此在面对不同性质和不同规格的产品时，又要重新安排包装流程。这一局限性直接导致传统包装流程不仅不便于操作，更需要较多的投入。使用模块化机械设计方式设计的产品均可使用一种包装流程，这样就能够达到一个包装流程多处使用的目的，一方面是对包装资源的节约，另一方面又节省了包装时间，大大提高了生产效率。
2.3 编码模块，方便整合
模块化设计的第三大优势是可以根据各个模块不同的参数、属性及规格进行各自的编码，并贴上对应的标签。编码模块后的产品方便整合，产品便于规范分类，对产品的研发有积极促进作用。对模块进行编码是开放的、合理的和完整的。
2.4 数字化模块，促进科技化
模块化设计还可以对模块进行数字化编码，数字化模块的优点在于在机械设计的过程中能够明确模块功能，便于计算机操作，避免造成操作误差。对模块的数字化编码可以有效降低对模块设计的投入，也加快了社会现代化、科技化的进程。
3 模块化设计的原则
模块化设计的方法大致步骤是，首先将产品的总设计目标根据一定规则划分开来，然后将这些划分开来的小目标向实际模块转化。设计过程注重设计更简易，效率更高。对模块化设计方法的步骤分析发现，第一步划分总体设计目标是整个设计流程的核心步骤，该步骤主要遵循的原则如下：
（1）结构最简原则：将结构不断优化，使用最简化的形式达到机械设计的要求；（2）总体思路原则：通过建立、完善模块体系，完成总体目标；（3）独立模块原则：每一个划分开来的模块可以达到独立使用及可单独操作；（4）科学划分原则：模块划分时对模块的数量做好科学把控，确保体系科学合理；（5）功能整体原则：最终使用模块化设计完成划分的各个小目标；（6）科学连接原则：确保划分的模块间可以得到科学化有效连接；（7）降低成本原则：以保证产品质量和性能为前提，降低生产所需成本。
4 模块化设计的现代化改进
4.1 在成组技术上的改进
模块化技术在很多方面都可见成组技术的影子。如，模块化技术在机械设计的过程中有将模块划分、再组合，从而形成一个完整的产品，这一点在成组技术针对机械零部件进行的科学划分、再处理有相通之处。仔细分析模块化技术的设计理念发现，模块化技术的设计理念多取自于成组技术，有效结合这两种设计技术会对产品的生产效率有较高的提升。
4.2 在柔性制造技术上的改进
柔性制造技术的主要特点表现在优化机械设计产品的方式更为灵活多样。将该柔性制造技术融入模块化设计中可以机械设计的过程中对机床的个性化处理有较大的改观。如，技术工作人员发现，机床在使用柔性制造技术正常工作时，对一机多用没有任何影响。如果将此技术特点引入模块化技术中，定能大大提高模块化技术在机械设计制造行业中的生产效率，这也是目前模块化设计技术中急需突破的重要内容。
4.3 在计算机辅助技术上的改进
计算机辅助技术是指技术工作人员在机械设计的过程中通过使用CAPP、CAD及CAM等软件，对相关的数据进行计算推理，能够较有效地理顺机械设计的思路，还能够通过一系列科学合理的手段维护产品设计的稳定。随着人类社会不断发展进步，信息技术在生活中逐渐普及，各个行业的正常运行都已经到了离不开计算机的地步，机械设计制造行业同样如此，将计算机辅助技术引入模块化设计技术一方面是大势所趋，另一方面也可以确保机械设计制造的产品质量的同时有效的通告设计效率。
5 模块化设计的实践
5.1 在数控立式车床中使用模块化设计技术
数控立式车床集中在结构的划分方面使用模块化设计，有以下四种表现形式：第一，在机械设计时把可以独立的单位当作模块，增加各个模块的组合数，从而增加产品的种类；第二，在机械设计时把产品的零部件作为划分的依据，在不破坏原有模块的情况下，稳步提升产品质量；第三，通过使用组件的方法在机械设计时使用模块化设计，换句话说就是将划分后的模块持续改良、优化，以使模块可以实现更适合实际应用的改观，以便进一步扩大模块化设计带来的收益[2]。第四，在机械设计时进行划分模块的过程中要在车床中划分大件时特别注意操作的规范程度，要确保各个模块可自由独立与组合，为模块化设计后期的改良与优化做好准备。
5.2 在数控立式车床的功能分解中使用模块化技术
数控立式车床对模块化设计最主要的作用就是功能分解。在机械设计的过程中划分模块时，一定要以车床的完整性为前提，对模块进行划分，划分的时候要把模块分解到最小的功能单元，只有这样才能夠使模块化设计的优点和好处最大程度地表现出来，从而完成模块化设计在实际应用中的推广。在功能分解中还要注意以下几点，首先，把满足用户的需要放在第一位，即按照用户对模块的要求优化模块，以便分解的模块可以组合完成用户的最终目标；其次，注意掌握模块功能的实现手段，车削是车床工作时的总功能，故要以车削的旋转面及沟槽等切入点执行模块划分工作；最后，要做好数控车床的监督工作，保证数控车床的检测及执行功能正常，从而保证机械设计产品的质量。
5.3 柔性制造中使用模块化设计的主要优点
在社会不断进步时代背景下，只有单一功能、低效率的机械设计方式和机械设计技术逐渐已经不能满足人类的生活生产对快节奏的需要，因此，必须改变设计与技术，创新创造高效的、节奏快的柔性制造，再在柔性制造中使用模块化设计才最符合当代的市场需求。一方面，模块化设计具有灵活性高和可变化性强的特点。而柔性制造技术在设计工艺方面既要求高效的生产效率和低廉生产成本，又要求机械设计产品可以在不同性能和风格上自由切换，使得模块化设计与柔性制造完美契合[3]。另一方面，柔性制造技术可以通过使用模块化设计的特点，完成一模多用和一机多用的转变，全面提高生产效率，也可以重新组合车床模块实现柔性制造。模块化设计还可以解决生产过程中机床的共性毛病。所以，将模块化设计融入柔性制造，一定会成为今后机械设计制造业的主要研究内容。
6 结语
综上所述，模块化设计是机械设计制造领域最普遍的设计方式之一，它在机械设计制造的实践过程中具有众多实际意义，模块化设计大大降低了机械设计制造行业的生产成本，使我国的机械自动化技术全面增强，有效地推动了我国经济的发展。
参考文献
[1]张珍珍，赵增凯，陈艳茹.试论模块化设计方法及其在机械设计中的应用[J].工程技术：文摘版，2016，（8）：22-23.
[2]张志革，王敏丰.模块化设计方法及其在机械设计中的应用[J].山东工业技术，2017，（20）：11-12.
[3]汪嘉.机械设计中的模块化设计方法研究[J].科学技术创新，2018，（3）：36-37.
